Тонкомпенсация схема: ТОНКОМПЕНСИРОВАННЫЙ РЕГУЛЯТОР ГРОМКОСТИ

ТОНКОМПЕНСИРОВАННЫЙ РЕГУЛЯТОР ГРОМКОСТИ

В литературе много схем аналоговых тонкомпенсированных регуляторов громкости (ТКРГ). Однако все они имеют свои недостатки – о чем так же отражено в литературе, часть которой в списке в конце. В этой статье сделана попытка создать улучшенный ТКРГ, призванный максимально устранить недостатки существующих схем и поднять качество звучания при регулировке громкости. Причем регулировать громкость будет простой переменный резистор без отводов. Вот схема предлагаемого ТКРГ (рис.1):

Рис.1. Схема тонкомпенсированного регулятор громкости.

ТКРГ состоит из двух узлов. На операционном усилителе (ОУ) А1.1 построен собственно регулятор громкости с пропорциональной добавкой ВЧ и НЧ в сигнал при уменьшении громкости (тонкомпенсация). Смешение сигналов (при включенной тонкомпенсации) происходит в точке «Ж». Причем добавляемые сигналы ВЧ и НЧ можно настраивать по частоте и амплитуде с целью получения идентичности АЧХ регулятору тембра и кривым равной громкости.

 

При среднем положении регулятора R4 громкость будет средней. В точку «Ж» приходят все три смешиваемых сигнала: с бегунка R4 (основной сигнал) + с ВЧ цепи + с НЧ цепи и, собственно, смешиваются. Суммарный сигнал будет со средней добавкой ВЧ и НЧ. В левом положении бегунка R4 подача основного сигнала в точку «Ж» будет минимальной, так как выход ОУ А1.1 (основной сигнал) пойдет в точку «Ж» через всю резистивную дорожку R4, а подача ВЧ и НЧ остается прежней – то есть в суммарном сигнале становится меньше основного сигнала и больше ВЧ и НЧ. В правом же положении бегунка R4 цепи добавки ВЧ и НЧ замыкаются через R9 бегунком R4 и практически не влияют на основной сигнал – никакой добавки НЧ и ВЧ в основной сигнал нет. Соответственно получается плавная пропорциональная тонкомпенсация по уровню громкости.

На ОУ А1.2 построен усилитель-смеситель с коэффициентом усиления необходимым для согласования с последующим устройством. Изменяя номинал резистора R11  можно в широких пределах регулировать усиление ТКРГ.

Номинал резисторов R9+R10 взят как приемлемая нагрузка для ОУ А1.1 и резистора R4, ведь на инвертирующем входе 6 ОУ А1.2 всегда почти нулевой потенциал. Если будет использоваться старая микросхема ОУ, то резисторы R9 + R10 необходимо увеличить до 5 кОм (суммарно), не менее. Иначе ОУ возможно будет перегружаться и искажать сигнал. 

Основным достоинством предлагаемого ТКРГ является возможность подстройки его АЧХ под АЧХ регулятора тембра. Эта подстройка нужна по трем причинам. 

1. Во-первых, АЧХ усилителя всегда должна быть плавной без каких-либо волн. Только в этом случае звук получается качественным. Мне, например, никогда не приходилось слышать достойный звук, прошедший эквалайзер. А если темброблок дает одну характеристику, а ТКРГ – другую, то на суммарной АЧХ появятся волны – как шторм на море – ничего хорошего. Звук будет подпорчен. 
2. Во-вторых, (из практики) на большой громкости необходимо уменьшать уровень НЧ, чтобы не перегружались колонки (НЧ динамики). То есть положение регулятора тембра НЧ заранее должно быть несколько снижено, а на средних громкостях именно ТКРГ должен обеспечивать добавку НЧ, сниженную темброблоком. На максимальной громкости действие ТКРГ прекратится. Останется несколько заниженный тембр НЧ. Вот и получается, что добавка НЧ от ТКРГ должна быть идентична самому тембру, чтобы не было волн. 
3. В-третьих, входной сигнал может быть разным по амплитуде или сопротивление колонок может быть разным. Соответственно регулятор громкости будет установлен в различных положениях на той же фактической громкости – АЧХ ТКРГ будет с меньшей или большей добавкой НЧ и ВЧ. Здесь обязательно потребуется подстройка тембра, ну и, чтобы не было волн АЧХ. И тут так же требуется соответствие АЧХ ТКРГ и РТ.

Это триединое требование соответствия АЧХ ТКРГ регулятору тембра затрудняет возможность применения обычных ТКРГ, использующих вырезание частот одной или несколькими ветками (конденсатор + резистор) в качественной аппаратуре – как на Рис. 2.

Рис.2  ТКРГ на резисторах с отводами (из интернета).

Про их недостатки написано в [3]. АЧХ у них волнистая, сильно меняется от положения бегунка (сопротивления) переменного резистора. Да и не соответствует ни регулятору тембра, ни кривым равной громкости. Я, например, всегда слышу момент прохождения бегунка мимо отвода на тонкомпенсацию при регулировке громкости на УНЧ, где резистор с отводом (даже ALPS).Так же волны будут давать ТКРГ, представленные в [1], [3], [5], [7], [10].

Конечно, кроме соответствия АЧХ ТКРГ регулятору тембра, необходимо, чтобы АЧХ тонкомпенсации соответствовала одновременно и кривым равной громкости (рис.3). Благо, что между графиками кривых равной громкости и РТ нет принципиальных, антагонистических противоречий и две ветки – НЧ и ВЧ могут обеспечить АЧХ усредненную между кривыми равной громкости и РТ.

Рис.3  График кривых равной громкости, приведенный к уровню 90 фон (из [1]). 

Наверное самый большой недостаток многих ТКРГ (во всяком случае из моей практики) – это трески и хрипы при регулировке громкости. Особенно при минимальной громкости. Вероятно в том числе и для исключения этих тресков даже в промышленных усилителях ставился переключатель «Интим». Трески были в основном в ТКРГ, построенных по схеме рис.4 и вызывались слишком большим током через ползунок переменного резистора. 

Рис. 4  Схема ТКРГ на резисторе без отводов (взята из интернета).

Посмотрите – составляющая НЧ и ВЧ входного напряжения – постоянной максимальной амплитуды – через резисторы R2, С2, R3, R4, R5 попросту «давят» током на бегунок переменного резистора, особенно на низкой громкости. Бегунок не выдерживает такого тока и дает трески или шорохи.

В предлагаемой схеме рис.1 с уменьшением громкости уменьшается и амплитуда сигнала, идущего с выхода ОУ на цепи НЧ и ВЧ, а через них и на бегунок переменного резистора. Этот сигнал, а точнее ток, резистор на малой громкости запросто терпит. На большой громкости ток по бегунку так же небольшой, так как ограничивается резистором R9, R10.  

Это – второе достоинство предлагаемого ТКРГ – снижение тресков и, соответственно возможность применения не самых дорогих переменных резисторов. Хотя отечественные переменные резисторы вряд ли вообще можно применять. Они трещат всегда.

Третьим достоинством предлагаемого ТКРГ является больший динамический диапазон регулировки громкости, чем у подавляющего большинства ТКРГ. Здесь над этим диапазоном трудятся сразу два ОУ (рис.1): А1.1 – в основном снижает уровень сигнала, а А1.2 – увеличивает. Очень хороший тандем получается. Еще хорошо то, что при уменьшении громкости до нуля практически отсутствует ступенька, возникающая на токосъемнике некачественного резистора (то есть резкое изменение громкости к нулю). Раньше приходилось ставить резистор (здесь – R3 рис.1) для снижения заметности ступеньки. Сейчас же ступенька находится на такой маленькой громкости, что ее просто не слышно. Ну и есть абсолютная нулевая громкость. R3 можно перемкнуть. Громкость от нуля идет очень плавно. Максимальную громкость можно установить любую требуемую – изменением сопротивления R11. Динамический диапазон данного ТКРГ 80 дБ, дальше сложно измерить. Даже с китайскими резисторами (с неизвестной характеристикой) изменение громкости в очень высокой степени пропорционально углу поворота. 

Четвертым достоинством предлагаемого ТКРГ является равномерная и пропорциональная добавка тонкомпенсирующих частот НЧ и ВЧ по мере поворота (угла) переменного резистора. Это лучше, чем на резисторах с отводами или переключателях. То есть сохраняется необходимая частотная характеристика независимо от угла поворота переменного резистора. А ведь почти все указанные в ниже перечисленной литературе ТКРГ очень сильно искажают (изменяют) необходимую частотную характеристику при изменении  громкости, так как меняется настройка частоты фильтров добавки НЧ или ВЧ от изменения сопротивления самого переменного резистора (участка до бегунка).

Пятым достоинством предлагаемого ТКРГ является то, что частотоформирующие цепи не находятся в обратной связи ОУ.

В качественной аудиотехнике в обратной связи ОУ, на мой взгляд, не должно быть конденсаторов. Все фильтры и частотные корректоры должны быть только пассивными (как в предлагаемом ТКРГ). Ну или требуется применять очень дорогие конденсаторы.

Теперь о кажущемся недостатке  – это меньшая глубина тонкомпенсации НЧ, чем требуют кривые равной громкости рис.3. Однако мое мнение, что где-то в теории звука вкралась ошибка. Ведь кривые равной громкости составлены на основании восприятия человеческим ухом чистых тонов (одиночных частот). А музыкальный звук содержит спектр частот и именно как идет восприятие (громкость) нескольких рядом стоящих частот или участков НЧ не вполне понятно.

Мне не удалось найти информацию об этом, но представляется, что в реальной музыке нет смысла на малой громкости делать такой высокий подъем НЧ, как на рис.3. Это слишком много – слушается неестественно, да и создаются большие проблемы по схемотехнике (раньше пробовал – плохо получалось).

Именно прослушивание показывает, что близкие частоты НЧ, их гармоники, как бы помогают друг другу быть услышанными. Да и многие усилители вообще не имеют тонкомпенсацию и люди же их слушают – и довольные. А кривые равной громкости требуют подъема низких частот на малой громкости в сотню раз! В сотню! – удивительно. Зачем? 

На рис.5 представлен график АЧХ предлагаемого ТКРГ, снятый практически.

Рис. 5  График АЧХ ТКРГ. 

Ниже -60 дБ моими приборами уже невозможно измерить уровень сигнала. Прослушивание показало, что такой подъем уровня НЧ (+12 дБ) даже несколько великоват. Слышится, что с уменьшением громкости, НЧ начинают «выпирать», хочется уменьшить добавку НЧ. В окончательном варианте подъем НЧ сделан поменьше, примерно +10 дБ. Для меня это однозначно показывает, что кривые равной громкости просто неприемлемы для воспроизведения музыки. 

О назначении элементов схемы. Резистор R8 регулирует глубину тонкомпенсации. Может быть в пределах 10…18 кОм. При 10 кОм глубина тонкомпенсации слишком большая. При 18 кОм несколько маловата. Но, конечно, регулировка этого резистора повлияет и на ВЧ цепь. Придется корректировать и С3, R6. Конденсатор С4 сдвигает частоту НЧ. Если звуковые колонки большие, то ставить 0,15 мкФ, если маленькие, то 0,1 мкФ или меньше. Конденсатор С3 – уровень добавки ВЧ. Его регулировка в последнюю очередь. Резистором R11 устанавливается усиление ТКРГ под дальнейшие узлы. Может меняться в очень широких пределах. 

Вместо просто ОУ А1.2 может применяться цельный усилитель например на наушники или небольшие динамики. У меня на месте А1.2 был усилитель на наушники. Работала такая связка неплохо.  

Конденсаторы и резисторы лучше использовать качеством повыше – об этом много и лучше написано в интернете. Очень рекомендую в качестве ОУ использовать LM4562 – его звук просто ласкает слух – значительно лучше, чем у всех стареньких аудио ОУ. 

Входное сопротивление ТКРГ равно сопротивлению резистора R1. Если предшествующий каскад относительно мощный, то сопротивление R1 можно уменьшить. Тогда динамический диапазон регулировки громкости еще расширится. Резистор R2 является «предохранителем» от тресков, если бегунок переменного резистора вдруг потеряет контакт. Например самые дешевые переменные резисторы с Алиэкспресса (Рис.6 слева) ни на что не годятся – они дают потрескивания на краях регулировки. А, вот, недорогие резисторы с отводом на тонкомпенсацию с того же Алиэкспресса уже работают получше (вторые на рис.6). Их можно ставить на тембр и, за неимением лучшего, на громкость. Третий резистор на рис.6 с маркировкой «WL» подойдет на тембр, но не на громкость. Резисторы подороже везде подойдут, в т.ч. который на рис.6 справа, даже не ALPS. 

Рис. 6 Некоторые опробованные переменные резисторы.

Специально для точного подгона номиналов резисторов и конденсаторов, для возможности согласования с другими узлами и для оценки работы данного ТКРГ в составе полного усилителя пришлось собрать полный усилитель по схеме рис. 7. 

Рис. 7 Схема полного усилителя с предлагаемым ТКРГ (в центре).

На рис. 8 представлено как реализован ТКРГ практически в усилителе по схеме рис.7.

Рис. 8 Фото платы ТКРГ + РТ при регулировке. 

Эскиз печатной платы представить не могу, так как она экспериментальная и не вполне соответствует окончательному варианту схемы.

Предлагаемый ТКРГ хорошо согласуется с «Регулятором тембра с псевдообходом» (Рис.7, слева. Статья есть в интернете). Такая связка становится как бы единым узлом без лишних связующих элементов. Так же ТКРГ хорошо согласуется с УНЧ из статьи «УНЧ с двойной термостабилизацией» (Рис.7, справа. Статья есть в интернете). УНЧ и ТКРГ имеют общий узел – усилитель напряжения. Соответственно несколько сокращено количество радиодеталей, усиления и ослабления сигнала по сравнению с обычным построением усилителей.

На рис. 9 показан момент прослушивания данного ТКРГ (в составе самодельного усилителя – серого цвета на фото) в сравнении с ТКРГ фирменного Грюндига R1. Там переменный резистор ALPS с одним отводом.

Рис. 9  Сравнение ТКРГ предлагаемого и «Grundig R1».

Прослушивание показало, что предлагаемый ТКРГ:

• имеет тонкомпенсацию более равномерную при повороте регулятора громкости – ее просто не чувствуешь – как будто и нет ее. У Грюндига ясно слышно, на каком угле поворота регулятора громкости она действует;
• имеет более правильную, понятную и слышимую частотную характеристику. Нет никаких бубнений, лишних призвуков. У Грюндика добавленные тонкомпенсацией низкие и высокие частоты слышатся какими – то комками. Непонятно, что добавляется – то ли просто гул на НЧ, а на ВЧ жесткость.
• имеет больше очень низких и очень высоких частот;
• имеет более линейную характеристику от угла поворота регулятора громкости на простом китайском резисторе. Это, даже, удивительно – резистор ALPS оказывается в середине очень слабо изменяет громкость, а резко на краях. Только сейчас это заметил.
• у Грюндига общая глубина тонкомпенсации меньше и не дотягивает до оптимальной, установленной в предлагаемом ТКРГ.  
• динамический диапазон регулировки громкости примерно одинаков. Но надо учитывать, что если на громкость предлагаемого ТКРГ поставить то же резистор ALPS, то, наверное, диапазон регулировки будет поболее. Хотя и существующие  диапазоны регулировки, думаю, удовлетворят любого меломана при любых прослушиваниях.
• на предлагаемом ТКРГ иногда проскакивают слабо слышимые потрескивания на краях регулировки громкости. Лучше ставить переменные резисторы качеством повыше. Шуршаний ни тут ни там нет;
• общее качество звука данного ТКРГ с усилителем значительно выше, чем у  Грюндига, но здесь кроме ТКРГ еще и УНЧ с темброблоком, так что не совсем корректно сравнивать, да и громкость предлагаемого УНЧ ниже. 

Вообще, по жизни, мне пришлось собрать и слушать много различных ТКРГ и про предлагаемый скажу, что он получше. Тем же, кому «лишь бы танцевать» будет абсолютно безразлично какой применен ТКРГ. И еще хочется возразить тем, кто считает, что ТКРГ не нужен вообще: при включении ТКРГ переключателем на малой громкости восприятие музыки значительно облегчается, музыка становится более доходчивой, не надо прислушиваться к звукам, крутить тембр, музыка явно красивее. Да и добавка тембров до самого упора иногда не полностью компенсирует недостаток НЧ. А вот отсутствие ТКРГ требует постоянной подстройки тембра под конкретную громкость. Думаю, что тот, кто повторит именно предлагаемый ТКРГ со мной согласится и будет очень доволен его звуком и качеством регулировки.

Литература по тонкомпенсированному регулятор громкости

1. Радио 1980 – 04 с. 38 регулир в ОС, транзисторный;
2. Радио 1982 – 09 с. 42 график КРГ;
3. Радио 1984 – 09 с. 43 недостатки различных ТКРГ;
4. Радио 1986 – 08 с. 49 на переключателях;
5. Радио 1993 – 12 с. 21 резисторы с отводами;
6. Радио 1994 – 06 с. 39 резист без отводов;
7. Радио 2000 – 10 с. пассивные разница недостатки;
8. Радио 2002 – 09 – с.16 на транзисторе резистор без отводов;
9. Радио 2003 – 06 с.13 на ОУ бас коррекция недостатки;
10. Схема ТКРГ усилителя «Корвет У50-068»,  «Корвет У100-068».
11. Регулятор тембра с псевдообходом

Вот пожалуй и все про данный ТКРГ. Буду рад прочитать отзывы, а так же об усовершенствованиях данного регулятора. Успехов в творчестве и да прибудет с нами совершенство! Желаю удачи, Волков Игорь, г. Пермь. 2021 г. Пишите на [email protected] или [email protected]

   Форум

   Форум по обсуждению материала ТОНКОМПЕНСИРОВАННЫЙ РЕГУЛЯТОР ГРОМКОСТИ

---

	КОИЛГАН НА БАТАРЕЙКАХ Схема простого устройства для демонстрации эффекта электромагнитного ускорения металлического снаряда в пушке Гаусса.
	ИК ДАТЧИК ПРИБЛИЖЕНИЯ Инфракрасный датчик приближения объектов к транспортным средствам – схема для самостоятельной сборки на базе E18-D80NK.

Стереоусилитель полный. Часть третья, регулятор громкости + тонкомпенсация. | Меандр

Всем доброго. Наверняка у каждого самодельщика валяется куча плат от СССРовской техники, в которой регуляторы громкости строили на 4х (8 в стерео варианте) выводных потенциометрах типа СП-3-33 и им подобных.
Стоит-ли говорить, что и у меня нашлось несколько штучек?
Зачем дополнительный вывод? Этот вывод принимает участие в коррекции АЧХ. До примерно трети поворота ползунка, четвертая нога прибора “завязывается” за ползунок, при чём сопротивление этой связи зависит от угла поворота ручки.
Если этот потенциометр дополнить парой-тройкой радиодеталей то можно получить коррекцию АЧХ регулятора, а точнее – подъём низких и высоких частот при уменьшении громкости, что заметно приукрашает звучание. Дело в том, что наш слуховой аппарат устроен так, что при уменьшении звукового давления (громкости) мы лучше слышим в области средних частот, а низкие и высокие “заваливаются” и как бы логично, что субъективно, качество звука на малых громкостях ухудшается.
Корректор АЧХ в аудиотехнике называется “тонкомпенсацией” и назначение её как раз в улучшении восприятия звуковой программ при малых громкостях.
Могу ошибаться и на самом деле ухудшается звук на малой громкости по другим причинам. Если так, то прошу прощения.

Данная схема подойдет к любым потенциометрам с дополнительным выводом, только нужно подобрать емкости и резисторы обвязки.

На схеме представлен регулятор одного стереоканала, в стерео исполнении нужно собрать вторую такую же.
Смонтировано устройство на печатной плате размерами 50Х35мм.

Как и в предыдущей статье, в недрах программы “рисовалки” не оказалось такого потенциометра. Нарисован вручную.
На плате всего два крепежных отверстия, подразумевается, что крепиться она будет двумя винтами на стойки и гайкой потенциометра к фальш-панели усилителя.

При “отжатой” кнопке, регулятор работает как обычный, при нажатой же, включается тонкомпенсация и при вращении ручки против часовой стрелки, примерно от трети полного угла поворота, начинается плавный подъем по НЧ и ВЧ. На слух при включении нет ни каких щелчков, просто звук становится насыщеннее, подъем НЧ не особо заметен, а вот сочность добавляется прямо ощутимо. Звук становится более воздушным.
Показать графики ни как не могу, ибо нечем замерить, а вот ролик с демонстрацией покажу. Даже на видео снятом “камерофоном”, четко слышно как поднимается ВЧ.

Тут как обычно, файлы проекта. Печатка и схема.

Всем дочитавшим спасибо. Если возникнут вопросы или предложения, жду в комментариях.
До скорого!

Тонкомпенсация – определение.

Запись звуковых сигналов в музыке производится по принятому стандартом уровню – от 90 до 92 децибел, и если при прослушивании звуковое давление отличается, нужно запустить процесс изменения характеристик частоты, чтобы урегулировала это звучание тонкомпенсация. Что это такое, будет рассказано в данной статье.

Частота и давление

Человеческое ухо настроено на звуки разных частот, имеющих одинаковое звуковое давление, которые воспринимаются (конечно же, субъективно) звуками разной громкости. Лучше всего слух воспринимает частоту примерно в три килогерца, и чувствительность эта падает, если частоты становятся более трёх или менее трёх килогерц, когда падает звуковое давление. Этот эффект можно возместить, и любой знаток звукоусилительной аппаратуры знает, что это – тонкомпенсация.

На уровне давления звука в 90-92 децибела при записи музыки выставляется нужный тональный баланс. Далее, уже при прослушивании в любых других условиях, при меньшем давлении слух ощутит недостаток частот – высоких и низких, а потому понадобится тонкомпенсация. Что это, конечно же, субъективное ощущение, все знают, однако этот недостаток организм всё-таки требует устранить. А компенсируется данный эффект изменением частотных характеристик, как правило, соответственно кривым равной громкости (Флетчер-Менсон). И именно так должна быть осуществлена тонкомпенсация, что это умиротворило бы слуховые ощущения, а прослушивание прошло с комфортом.

Исполнение

Звукоусилительная аппаратура высоких классов имеет регулятор с тонкомпенсацией, то есть её можно осуществить довольно просто. Регулятор изменяет уровень громкости и одновременно влияет на амплитудную и частотную характеристики тракта усилителя по кривым Флетчера-Менсона. По желанию пользователя можно как включить тонкомпенсацию, так и выключить, для чего предусмотрена специальная кнопочка. Самые простые звукоусилительные устройства позволяют регулировать тонкомпенсацию эквалайзером, темброблоком или даже вручную, изменяя амплитудно-частотную характеристику звукового тракта.

Можно использовать регулятор громкости с тонкомпенсацией. Многие любители аудио именно так и поступают, прислушиваясь к разнообразным мифам, легендам и заблуждениям. Главная цель – выставить на максимум высокие и низкие частоты, чтобы добиться нравящегося звука, даже если он совсем не такой на носителе, даже если это бренд. Эти люди знают, как включить тонкомпенсацию и для чего она нужна. Хорошо, что эквалайзер поддаётся настройкам, и можно довести звучание до того состояния, которое принесёт комфорт звуковым ощущениям.

Loudness

Так обозначается функция тонкомпенсации громкости на звукоусилительной аппаратуре. Что же это за функция и для чего она предназначена, многие любители музыки отвечают одинаково: для яркости звучания (некоторые даже откровенно определяют эту яркость как звук, похожий на букву V, то есть с завышенными крайними частотами – высокими и низкими). Но это вовсе не так. Высокая точность звучания – High Fidelity, или просто Hi-Fi – это как раз звук, близкий к оригиналу, соответствующий одному из определённых стандартов.

Есть даже специальная наука под названием психоакустика, которая изучает восприятие звука человеческим слухом. Процессы, которые происходят в мозге от воздействия на него звуковых волн, очень сложны. Но настройка тонкомпенсации ему вовсе не нужна. Изначально человеческий слух был предназначен не для того, чтобы слушать музыку, он был необходим для выживания, для общения с себе подобными и вовсе не снабжён функциями спектроанализатора для измерения параметров тонкомпенсации. Лучше всего человек воспринимает среднечастотный диапазон, и все ощущения изменений высоты звука вследствии его интенсивности (громкости) существуют только в его голове. И даже называются такие изменения фантомными частотами, и образуются они только в определённых условиях.

График кривых

Этот эффект лучше всего демонстрируется с помощью графика кривых при равной громкости, который присутствует среди иллюстраций к данной статье, а как это работает, будет рассказано прямо сейчас. Изображённые на графике кривые характеризуют, как мы воспринимаем одинаковую громкость звучания на разных частотах. Чем ниже громкость (интенсивность звучания), тем больше “кривеют” линии.

Именно для исправления их кривизны и придумана тонкомпенсация, то есть для того, чтобы подгонять громкость под те значения, которые воспринимаются нами как ровное звучание. Если слушать музыку на небольшой громкости, неравномерность становится наиболее критичной для восприятия. А если громкость сигнала становится выше, слух начинает воспринимать различные частоты линейно, и в этом случае теряется всякий смысл такой коррекции.

Yamaha

Одна из самых грамотных реализаций встречается в усилителях Yamaha. Однако владельцы этой аппаратуры не только не всегда знают, зачем включить тонкомпенсацию. Как включить её, они порой не знают тоже. О предназначении уже было немного сказано. Теперь о том, где находится тонкомпенсация в усилителе Yamaha. Она выполнена не как отдельная кнопочка, а как ручка регулировки, с поворотом которой меняется и глубина коррекции вместе с громкостью, которая относительна к выбраной ранее основной ручке. Такая коррекция точно соответствует кривым на графике.

Звук становится тише ранее выбранного и “кривеет” на графике, однако на слух воспринимается гораздо ровнее. Получается, что на больших громкостях всякая коррекция отсутствует, а на малых она максимальная. Только вот среднему потребителю с невоспитанным слухом нужно совсем иное. Он привык слушать только “кривой” звук, а потому кнопка постоянной коррекции ему необходима. Самое печальное, что клиент всегда бывает прав, и многие производители потакают своим потребителям. Итог плачевный – большая часть аппаратуры “в нуле” не звучит.

“Натуральный” звук

Среди профессиональных музыкантов, обладающих абсолютным слухом, много противников такого “улучшения” звука. Аппаратура хороша только тогда, когда чисто звучит “в нуле”, то есть без регулировок. Обязательно возникнет вопрос относительно восприятия звука обычным слухом, который слышит его не таким, каков он есть. Таких людей большинство, и разве не справедливо всё-таки прибегать к коррекции? Справедливо, но только если громкость малая. На большой не нужна никакая коррекция.

Звучание натуральных инструментов человек тоже вынужден воспринимать с искажением, и сравнивать звук аудиосистем можно единственно с ними. Верность звучания может оценивать только хорошо натренированный слух. И необходимо уточнить, что студийная аппаратура тонкомпенсации не имеет. Это по большому счёту обманка. Чувствительность слуха различна к разным частотам, и зависимость эта меняется от изменения звукового давления.

Регулятор громкости

Если уровень громкости небольшой, а звукоусилительная аппаратура не обладает высоким классом, качественного воспроизведения звука можно не ждать. Высококачественные усилители имеют самые разные схемы для компенсации АЧХ (амплитудно-частотная характеристика), когда при небольшой громкости усиливаются нижние и верхние частоты, выравнивая качество звучания. Здесь очень помогает регулятор громкости с тонкомпенсацией. Схемы для выполнения такого регулятора довольно просты, дефицитных деталей не требуют, даже настройка какая-либо не нужна.

Здесь проблемы могут возникать другого плана. Даже идеально спроектированный регулятор с тонкомпенсацией будет давать совпадение кривых компенсации и кривых равной интенсивности звучания при точно определённом коэффициенте передачи тракта сигнала – от источника его до окончательного выхода. Уровень громкости тембровой балансировки достигается при том же самом положении регулятора с тонкомпенсацией для любого источника. Тональный баланс нарушается вместе с отклонением этого коэффициента от расчётного.

Резистор тонкомпенсации

Большая часть таких схем резисторов построена на основе переменных сопротивлений (сопротивление и есть резистор), для которых предусматривались дополнительные отводы. Недостатком их является то, что применяются только специальные переменные резисторы с тонкомпенсацией небольшой глубины.

Также они обладают определённой нелинейностью и ступенчатостью при воспроизведении верхних и ещё более – низких частот. Однако эти схемы применяются довольно часто как при изготовлении новой аппаратуры, так и для доработки готовых усилителей, приёмников и магнитол.

Для уверенной работы

Если в устройстве применён обычный регулятор громкости, то есть обычный переменный резистор, с тонкомпенсацией нужно работать отдельно. Специальная схема включается вместо него, если это сопротивление не было включено в цепь усилительных узлов обратной связи.

Однако при этом обязательно учитывается выходное сопротивление до регулятора громкости в предшествующем каскаде, оно должно быть намного меньше сопротивления резистора. Также учитывается входное сопротивление следующего каскада, которое обязательно должно быть больше сопротивления резистора. И чем больше разница сопротивлений, тем обеспеченнее согласование нагрузок, отчего в целом аппаратура работает увереннее.

Для гитаристов

Многие гитаристы замечают при убавлении громкости своего инструмента пропорциональное пропадание в звучании верхних частот. Особенно сильно заметен этот эффект, когда на гитаре стоят синглы. Вообще-то это, как говорят специалисты, проблемой вовсе не является. Просто таким образом получается менее перегруженный и более тёмный звук, вполне пригодный для ритм-партии. Для соло громкость увеличивается, звук лучше прорезается в миксе и вообще становится ярче. Стоит просто прислушаться к своему инструменту и оставить схему как есть, без каких-либо изменений.

Причинами потерь верхних частот могут являться очень многие. Кабели и вся электроника работают в сумме как фильтр, как резистор тонкомпенсации. Особенно это видно на низких частотах, поскольку фильтр низких частот работает только до порога, переступив который, он все частоты вообще отрезает. Поэтому максимальная громкость уводит блокируемые частоты за пределы слышимого диапазона, и если вращать потенциометр (то есть понижать громкость), сопротивление цепи повышается, смещая частоту среза фильтра низких частот в тот диапазон, который мы слышим.

Устранение проблемы

Кабели должны быть высококачественными, низкой ёмкости, которые гораздо меньше влияют на исчезновение верхних частот. Конечно, здесь есть и некоторые неудобства. Во-первых, такой кабель дорог, во-вторых, он жёсток и тяжёл. Длинный кабель имеет большую ёмкость, чем короткий. Здесь неудобство в том, что передвижения по сцене будут ограниченными.

Можно компенсировать потери в верхних частотах, если к незаземлённым ножкам резистора припаять конденсатор на вход и выход, тогда в схеме будет фильтр, добавляющий выходному сигналу больше верхних частот. Ёмкостью конденсатора устанавливается частота, пропускающая сигнал выше порога. И чем больше будет ёмкость, тем ниже порог частоты.

Тонкомпенсация в компьютере

У персональных компьютеров, мобильных устройств, медиа-плееров и другой подобной техники, причём одинаково под Linux или Windows, линейно работают регуляторы громкости. Можно закрутить ползунок почти до самого низа и не изменить громкости, зато дальше каждый пиксель заметно её изменяет. А ведь регулироваться это должно в децибелах. Тонкомпенсации настоящей практически нет нигде. Всё делается только регулировкой звука. АЧХ корректируется всегда в зависимости от звуковой карты.

Интерфейс взаимодействия API предоставляет, но вот конкретные функции могут и не быть доступными. Где-то присутствует хороший графический эквалайзер, где-то хотя бы ползунки – подтянуть тембры низких и высоких частот, а где-то и вообще ничего в доступе нет. И даже там, где есть, конретного совета ни получить, ни подарить нельзя: каждая операционная система диктует своё. У “семёрки” – так, у “десятки” – эдак, а Linux вообще особая статья.

Регулятор громкости ALPS rk27 , 100К, с отключаемой тонкомпенсацией

Качественная китайская реплика знаменитого японского регулятора громкости ALPS rk27, 100К с элементами тонкомпенсации.
Так как оригинал уже около 10 лет не производится, то данное решение является оптимальным вариантом для построения качественного УМЗЧ, ибо качество сборки и элементов данного РГ на достаточно высоком уровне.
Схема тонкомпенсации, разработана непосредственно под этот 100К аттенюатор, а элементы подобраны исключительно качественные: пленочные полипропиленовые конденсаторы WIMA и металлопленочные резисторы vishay dale 1% RN (военная приемка).
Необходимость тонкомпенсации:
Чувствительность человеческого слуха различна к звукам разной частоты, которые имеют одно и то же звуковое давление. Иными словами, звуки одинакового звукового давления, но разной частоты, субъективно воспринимаются человеком как звуки различной громкости. Наибольшая чувствительность слуха проявляется при частоте звука около 3 кГц. Падение чувствительности слуха при частотах менее и более 3 кГц тем больше, чем меньше звуковое давление.
Запись музыкальных звуковых сигналов обычно осуществляется при уровне звукового давления 90‒92 дБ, при котором выставляется необходимый тональный баланс. В дальнейшем, при прослушивании в других условиях данного звукового сигнала с меньшим звуковым давлением, из-за изменения чувствительности слуха человека субъективно будет ощущаться недостаток высоких и низких частот. Для компенсации данного эффекта и применяется тонкомпенсация путём изменения частотных характеристик звука. Тонкомпенсация осуществляется, как правило, в соответствии с кривыми равной громкости Флетчера-Менсона.
Принцип работы:
РГ имеет 22 положения. Первых 11 положений работает ТК, в 1 положении уровень выходного сигнала минимален, а завал в районе 1кГц составляет 15дБ и крутизна спада около 2дБ/октаву. С повышением громкости, глубина ТК уменьшается. Начиная с 12 ТК не задействуется. Для отключения ТК, модуль снабжен качественным реле A-12W-K от FUJITSU, на которое подается питание 12В соблюдая полярность.
Таким образом, при использовании данного РГ, пропадает необходимость во внедрении регулятора громкости без тонкомпенсации для возможности прослушивания фонограмм в аналитическом качестве без коррекции.
На плате предусмотрена возможность подключения тонкомпенсации по умолчанию, то есть ТК может быть как включена так и отключена по умолчанию (без подачи питания).

Встроенная защита –	Нет
Количество каналов	stereo
Коэфициент усиления	0
Мощность	Линейный уровень
Напряжение питания, максимальное (постоянное) DC	14V
Напряжение питания, минимальное (постоянное) DC	10V

Treble Bleed Circuit. Теория и практика тонкомпенсации / workshop / Jablog.Ru

Вы возможно заметили что, когда убавляете громкость на своей гитаре — пропорционально в звуке начинают пропадать верхние частоты. Этот эффект особенно заметен если на гитаре установлены синглы.
Для многих это не является проблемой — таким образом гитаристы получают более темный и менее перегруженный звук для ритм партии. При увеличении громкости для соло звук становится ярче и лучше прорезается в миксе.
Итак. Что я хотел сказать? Золотое правило — прислушивайтесь к своему инструменту. Если потеря верхних частот для Вас — недостаток, «Treble Bleed Circuit» — это то что Вам нужно. В противном случае оставьте схему как есть. Без изменений.[на основе статей Alan’а Ratcliff’а и JohnH (с сайта guitarnuts.com)]

Потеря верхних частот. Причины

Это происходит потому что потенциометр громкости, кабели и прочая гитарная электроника в сумме работают как фильтр низких частот по схеме, схожей с потенциометром тона.
ФНЧ имеет порог, выше которого он отрезает все частоты. Когда громкость установлена на максимум — блокируемые частоты находятся вне основного слышимого диапазона. При вращении потенциометра (понижении громкости) повышается сопротивление цепи и частота среза ФНЧ смещается в слышимый диапазон.

Способы устранения проблемы

— Высококачественные кабели низкой емкости меньше влияют на подавление верхних частот. К сожалению, эти кабели, как правило, очень дорогие, жесткие и тяжелые.
— Короткие кабели имеют меньшую емкость чем длинные — но, очевидно, это может существенно ограничить ваши передвижения на сцене.
— Вы можете компенсировать потерю верхних частот, припаяв конденсатор к незаземленным ножкам потенциометра «In» и «Out» — таким образом в схеме появится фильтр, подмешивающий к выходному сигналу верхние частоты. Емкость конденсатора устанавливает частоту, выше которой конденсатор пропускает сигнал. Чем больше емкость — тем ниже пороговая частота.

Treble Bleed Circuit

[1] 100pF — 500pF конденсатор. Ibanez используют 330pF на многих RG и 180pF на некоторых PRS моделях. Мод часто встречается на телекастерах. Он неплохо работает при уровне громкости в диапазоне от 100% до 40%, но при минимальных значениях звук становится слишком ярким, звенящим. Связано это с тем что верхние и нижние частоты в данной схеме убывают неравномерно.
Но! На хамбакерах этот «дефект» не так заметен. И многим музыкантам он нравится. Благодаря такой ручке «громкости» можно сформировать звук, который ни одна стандартная крутилка тона сделать не может.
Устранить «дефект» можно с помощью резистора двумя способами ([2],[3]).

[2] Конденсатор — 560-1000pf, резистор — 80-500K. Конденсатор и резистор соеденины параллельно. Seymour Duncan и DiMarzio придерживаются именно этой конфигурации. Есть много мнений насчет оптимального сопротивления резистора — все они сводятся к тому что его значение должно находится в промежутке 50-90% от сопротивления потенциометра. Для подбора можно использовать подстроечный резистор (trimpot). Главный недостаток данной модификации — резистор, присоединенный параллельно с потенциометром, существенно влияет на его «конус» (зависимость сопротивления от поворота ручки громкости).

[3] Конденсатор 1-2nf, 100-130K резистор. Конденсатор с резистором соединены последовательно (порядок не важен). Австралийский производитель звукоснимателей Chris Kinman рекомендует подобное соединение для синглов, но оно также подходит и для хамбакеров.
Резистор здесь сглаживает «дефект» первого мода, при этом не так сильно влият на «конус». Конденсатор с большей емкостью имеет большую пропускную способность — не будет скачка верхних частот. Что изменится? При вращении потенциометра громкость в начале пути будет нарастать медленнее, чем у немодифицированных потенциометров.

Графики

В идеале кривая АЧХ не должна изменяться при понижении уровня громкости. Все последующие схемы соответсвуют разным модификациям «Treble Bleed Circuit» и смоделированы таким образом, чтобы кривая в районе -6db максимально приближалась к кривой «Full» (когда громкость установлена на максимум).
Интерес составляют последующие изменения АЧХ, вызванные понижением уровня громкости (повышением сопротивления).

[0] Стандартный потенциометр громкости.

[1] Конденсатор.

[2] Конденсатор и резистор соединены параллельно.

[3] Конденсатор и резистор соединены последовательно.

Видео от John Planetz:

Treble Bleed Mod. Подбор конденсатора.

Установка конденсатора.

Несколько потенциометров громкости на одной гитаре.

РЕГУЛЯТОР ГРОМКОСТИ. Обзор схем

РЕГУЛЯТОР ГРОМКОСТИ

ОБЗОР СХЕМ

    В этой статье вниманию читателей предлагается ряд различных по схемотехнике и функциональным возможностям регуляторов тембра, которые могут быть использованы радиолюбителями при разработке и модернизации звуковоспроизводящей аппаратуры.

      Основной недостаток еще недавно популярных активных регуляторов тембра состоит в использовании глубокой частотно-зависимой ООС и больших дополнительных искажениях, вносимых ими в регулируемый сигнал. Вот почему в высококачественной аппаратуре желательно применять пассивные регуляторы. Правда, и они не лишены недостатков. Самый крупный из них – значительное затухание сигнала, соответствующее диапазону регулирования. Но так как глубина регулирования тембра в современной звуковоспроизводящей аппаратуре невелика (не более 8…10 дБ), то в большинстве случаев вводить в тракт сигнала дополнительные каскады усиления не требуется.

      Другой, не столь существенный недостаток таких регуляторов – необходимость применения переменных резисторов с экспоненциальной зависимостью сопротивления от угла поворота движка (группа “В”), обеспечивающих плавное регулирование. Однако простота конструкции и высокие качественные показатели все же склоняют конструкторов к применению именно пассивных регуляторов тембра.

      Следует отметить, что эти регуляторы требуют низкого выходного сопротивления предшествующего им каскада и высокого входного сопротивления последующего.

      Разработанный английским инженером Баксандалом еще в 1952 г. регулятор тембра [1] стал, пожалуй, самым распространенным частотным корректором в электроакустике. Классический его вариант состоит из образующих мост двух звеньев фильтра первого порядка – низкочастотного R1C1R3C2R2 и высокочастотного C3R5C4R6R7 (рис. 1,а). Аппроксимированные логарифмические ампли-тудно-частотные характеристики (ЛАЧХ) такого регулятора показаны на рис. 1 ,б. Там же приведены расчетные зависимости для определения постоянных времени точек перегиба ЛАЧХ.

     

Puc.1

      Теоретически максимально достижимая крутизна АЧХ для звеньев первого порядка составляет 6 дБ на октаву, но при практически реализуемых характеристиках из-за незначительного различия частот перегиба (не более декады) и влияния предшествующих и последующих каскадов она не превышает 4…5 дБ на октаву. При регулировании тембра фильтр Баксандала меняет только наклон АЧХ без изменения частот перегиба. Вносимое регулятором на средних частотах затухание определяется соотношением n=R1/R3. Диапазон регулирования АЧХ при этом зависит не только от величины затухания п, но и от выбора частот перегиба частотной характеристики, поэтому для его увеличения частоты перегиба устанавливают в области средних частот, что, в свою очередь, чревато взаимным влиянием регулировок.

      В традиционном варианте рассматриваемого регулятора R1/R3=C2/C1= =C4/C3=R5/R6=n, R2=R7=n-R1. При этом достигается приблизительное совпадение частот перегиба АЧХ в области ее подъема и спада (в общем случае они различны), что обеспечивает относительно симметричное регулирование АЧХ (спад даже в этом случае неизбежно получается более крутым и протяженным). При обычно используемом п=10 (для этого случая указаны минимальные значения номиналов элементов на рис. 1,а-3,а) и выборе частот раздела вблизи 1 кГц регулирование тембра на частотах 100 Гц и 10 кГц относительно частоты 1 кГц составляет ±14…18дБ. Как отмечалось выше, для достижения плавного регулирования переменные резисторы R2, R7 должны иметь экспоненциальную характеристику регулирования (группа “В”) и, кроме того, для получения линейной АЧХ в среднем положении движков регуляторов соотношение сопротивлений верхнего и нижнего (по схеме) участков переменных резисторов также должно быть равно п. При “хайэндовском” п=2…3, что соответствует диапазону регулирования ±4…8 дБ, вполне допустимо использовать переменные резисторы с линейной зависимостью сопротивления от угла поворота движка (группа “А”), но при этом несколько огрубляется регулировка в области спада АЧХ и растягивается в области подъема, а плоская АЧХ получается отнюдь не в среднем положении движков регуляторов. С другой стороны, сопротивление секций сдвоенных переменных резисторов с линейной зависимостью лучше согласовано, что уменьшает рассогласование АЧХ каналов стереофонического усилителя, так что неравномерное регулирование в этом случае можно считать допустимым.

      Наличие резистора R4 не принципиально, его назначение – снизить взаимное влияние звеньев и сблизить частоты перегиба АЧХ в области высших звуковых частот. Как правило, R4= =(0,3…1,2)’R1. Как показано ниже, от него в ряде случаев можно вообще отказаться. Для снижения влияния на регулятор предшествующих и последующих каскадов их выходное Rвых и входное Rвх сопротивления должны быть соответственно Rвых<<R3, Rвх>>R2.

      Приведенный “базовый” вариант регулятора громкости применяется обычно в радиоаппаратуре высокого класса. В бытовой аппаратуре используют несколько упрощенный вариант (рис. 2,а). Аппроксимированные логарифмические амплитудно-частотные характеристики (ЛАЧХ) такого регулятора приведены на рис. 2,6. Упрощение его высокочастотного звена привело к некоторой расплывчатости регулирования в области высших частот и к более заметному влиянию предшествующего и последующего каскадов на АЧХ в этой области.

     

Puc.2

      Подобный корректор при п=2 (с переменными резисторами группы “А”) был особенно популярен в простых любительских усилителях [2] конца 60-х – начала 70-х годов (главным образом, из-за малого затухания), но вскоре величина п возросла до привычных сегодня значении. Все сказанное выше относительно диапазона регулирования, согласования и выбора регуляторов справедливо и для упрощенного варианта корректора.

      Если отказаться от требования симметричного регулирования АЧХ на участках их подъема и спада (кстати, необходимость спада практически не возникает), то можно еще более упростить схему (рис. 3,а). Приведенные на рис. З.б ЛАЧХ регулятора соответствуют крайним положениям движков резисторов R2, R4. Достоинство такого регулятора – простота, но поскольку все его характеристики взаимосвязаны, для удобства регулирования целесообразно выбирать п=3…10. С ростом п крутизна подъема растет, а спада – снижается. Все сказанное выше о традиционных вариантах корректора Баксандала в полной мере относится и к этому, предельно упрощенному варианту.

     

Puc.3

      Однако схема регулятора тембра Баксандала и ее варианты – отнюдь не единственная возможная реализация пассивного двухполосного регулятора тембра. Вторая группа регуляторов выполнена не на базе мостов, а на базе частотно-зависимого делителя напряжения. В качестве примера изящного схемотехнического решения регулятора можно привести темброблок, в свое время использовавшийся в различных вариациях в ламповых усилителях электрогитар. “Изюминкой” данного регулятора является изменение частот перегиба АЧХ в процессе регулирования тембра, что приводит к интересным эффектам в звучании “классической” электрогитары. Базовая его схема изображена на рис. 4,а, а аппроксимированные ЛАЧХ – на рис. 4,6. Там же приведены расчетные зависимости для определения постоянных времени точек перегиба.

     

Puc.4

      Нетрудно заметить, что регулировка в области низших звуковых частот изменяет частоты перегиба, не меняя наклон АЧХ. Когда движок переменного резистора R4 находится в нижнем (по схеме) положении, АЧХ на низших частотах линейна. При перемещении же движка вверх на ней появляется подъем, причем точка перегиба в процессе регулирования сдвигается в область более низких частот. При дальнейшем перемещении движка верхняя (по схеме) секция резистора R4 начинает шунтировать резистор R2, что вызывает сдвиг высокочастотной точки перегиба в область более высоких частот. Таким образом, при регулировании подъем низких частот дополняется спадом средних. Регулятор высших звуковых частот представляет собой простейший фильтр первого порядка и особенностей не имеет.

      На базе этой схемы можно построить несколько вариантов темброблоков, позволяющих регулировать АЧХ в области низших и высших частот. Причем в области низших частот возможен и подъем, и спад АЧХ, а на высших – только подъем.

      Вариант темброблока с регулированием частоты перегиба АЧХ в низкочастотной области показан на рис. 5,а, его ЛАЧХ – на рис. 5,6. Резистор R2 регулирует частоту перегиба АЧХ, a R5 – ее наклон. Совместное действие регуляторов позволяет получить значительные пределы и большую гибкость регулирования.

     

Puc.5

      Схема упрощенного варианта темброблока приведена на рис. 6,а, его ЛАЧХ – на рис. 6,6. Он представляет собой, в сущности, гибрид низкочастотного звена темброблока, показанного на рис. 3,а, и высокочастотного звена темброблока, показанного на рис.4,а.

     

Puc.6

      Объединив функции регулирования АЧХ в низкочастотной и высокочастотной областях, можно получить простой комбинированный регулятор тембра с одним органом управления, весьма удобный для применения в радиоприемной и автомобильной аппаратуре. Его принципиальная схема показана на рис. 7,а и ЛАЧХ – на рис. 7,6. В нижнем (по схеме) положении движка переменного резистора R1 АЧХ близка к линейной во всем диапазоне частот. При перемещении .его вверх появляется подъем на низших частотах, причем низкочастотная точка перегиба в процессе регулирования сдвигается в область более низших частот. При дальнейшем перемещении движка верхняя (по схеме) секция резистора R1 включает в работу конденсатор С1, что приводит к подъему высших частот.

     

Puc.7

      При замене переменного резистора R1 переключателем (рис. 8,а и 8,6) рассмотренный регулятор превращается в простейший тон-регистр (положение 1 – classic; 2 – jazz; 3 – rock), популярный в 50-х – 60-х годах и вновь используемый в эквалайзерах магнитол и музыкальных центров в 90-х.

     

Puc.8

      Несмотря на то что о регулировании тембра, казалось бы, все давно уже сказано, многообразие пассивных корректирующих цепей не исчерпывается предложенными вариантами. Немало забытых схемотехнических решений переживают сейчас второе рождение на новом качественном уровне. Весьма перспективен, например, регулятор громкости с раздельной регулировкой тонкомпенсации по низким и высоким частотам [З].

      ЛИТЕРАТУРА

      1. Шкритек П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике (пер. с нем.). – М.: Мир, 1991, с. 151-153.

      2. Крылов Г. Широкополосный УНЧ. – Радио, 1973, N 9, c.56,57.

      3. Шихатов А. Комбинированный блок регулирования АЧХ. – Радио, 1993, N 7, с. 16.

      А. ШИХАТОВ, г. Москва

      (Радио 1-99)

            Не плохой обзорчик, однако упущен еще один вариант регулятора, принципиальная схема приведена ниже. Единственным недостатком этого регулятора громкости-тембра является необходимость выходного каскада предварительных усилителей способного работать на нагрузку 10к, поскольку при минимальном уровне громкости движок переменного резистора будет соединем с общим проводом.

   

Адрес администрации сайта: [email protected]
   

 

Тонкомпенсированный регулятор громкости с активной бас-коррекцией

Подробности

Категория: схемы

Опубликовано 04.04.2014 11:30

Радио №6 2003г.  А Пахомов

Известно, что с понижением среднего уровня громкости чувствительность человеческого уха в наибольшей степени падает к самым низким частотам (НЧ) звукового спектра. Для компенсации этой физиологической особенности слуха от звуковоспроизводящей аппаратуры требуется корректирующий подъем НЧ: при минимальной громкости (в зависимости от уровня шума в помещении) он должен достигать 25…40 дБ на частоте 50 Гц по отношению к частоте 2 кГц. Более того, согласно кривым равной громкости, крутизна подъема должна увеличиваться по мере понижения частоты: 6 дБ на октаву, начиная с частоты 250 Гц, и 12 дБ на октаву ниже 100 Гц [1].

Большинство известных схем тонкомпенсированных регуляторов громкости (ТКРГ), за исключением, может быть, самых сложных, не нашедших широкого применения, не обеспечивает требуемого закона и глубины коррекции. В наиболее распространенных ТКРГ с имеющим отвод переменным резистором (или без отводов) [2] глубина коррекции НЧ не более 15 дБ, причем ее крутизна на частотах ниже 100 Гц уменьшается.

Для примера на рис. 1 показаны типичные АЧХ пассивного ТКРГ на переменном резисторе без отводов [2]. Видно, что корректирующий подъем на частоте 50 Гц при коэффициенте передачи регулятора -40 дБ равен 13 дБ, крутизна ниже 100 Гц не превышает 3 дБ на октаву, что совершенно недостаточно. Близкие характеристики имеют и ТКРГ на резисторе с одним отводом.

При эксплуатации подобные регуляторы создают неприятный эффект: при снижении громкости теряется глубина звука и появляется склонность к “бубнению”. Попытки увеличить степень коррекции на самых низких частотах добавлением RC-цепи в разрыв общего провода переменного резистора приводят к сужению диапазона регулирования громкости. Громкость в этом случае не уменьшается до нуля, что очень неудобно на практике.

Еще одним недостатком упомянутых устройств можно назвать неверное изменение коррекции по мере регулирования громкости. Заметная коррекция АЧХ нередко возникает при среднем положении регулятора, когда фактическая громкость(чувствительность) еще высока. В результате нарушается тональный баланс в наиболее часто используемой области средней громкости звучания.

К сожалению, все перечисленные недостатки свойственны и электронным ТКРГ, выполненным на специализированных микросхемах. На рис. 2 изображены АЧХ весьма сложного регулятора ТС9235 фирмы Toshiba, имеющего малый уровень шумов (менее 2 мкВ) и нелинейных искажений (менее 0,01 %), многоступенчатую цифровую регулировку громкости, удобное кнопочное управление и т. п. [3]. При всем этом регулятор обеспечивает тонкоррекцию ничуть не лучше рассмотренных уже ТКРГ В бытовых устройствах звуковоспроизведения область частот ниже 100 Гц считается “проблемной” и для оконечных звеньев тракта. Так, малогабаритная акустическая система редко имеет нижнюю граничную частоту менее 50…60 Гц по уровню -3 дБ. Обычно спад звукового давления начинается уже с частоты 100 Гц. Иногда для его компенсации применяют высокодобротные эквалайзеры или специальные бас-корректоры на основе фильтров высокого порядка. Но при этом приходится учитывать ограниченную перегрузочную способность УМ3Ч на низких частотах и уменьшать степень коррекции одновременно с увеличением громкости. Подача на динамические головки сигналов ниже резонансной частоты приводит только к росту искажений.

В настоящее время существуют специальные автокорректоры баса (X-Bass и др.), динамически формирующие АЧХ с учетом всех перечисленных факторов. Но они чаще всего представляют собой закрытые “фирменные” разработки, выполненные на специализированных микросхемах без маркировки [4].

Предлагаемое устройство решает указанные проблемы более простым способом. При его разработке использованы новые схемотехнические решения, полученные компьютерным моделированием в Micro-Cap 7.1.0с последующей проверкой на макете. В результате удалось создать простое устройство, удачно сочетающее собственно ТКРГ с бас-корректором, который “достраивает” АЧХ в области частот менее 100 Гц и регулирует ее ход в зависимости от положения регулятора громкости.

Принципиальная схема устройства (один канал) представлена на рис. 3. Оно состоит из пассивного ТКРГ и активного бас-корректора, собранного на микросхеме DA1. Обе части объединены в единое целое так, что недостатки пассивного регулятора устраняются активной частью устройства.

 

Рис. 3

Пассивный ТКРГ выполнен на элементах R1-R4, С1, С2 по известной схеме (см. рис. 1) в упрощенном варианте. Фильтр R3R4C1C2 понижает средние частоты в зависимости от положения движка регулятора R2. Параметры фильтра выбраны так, чтобы обеспечить максимально возможный подъем по НЧ. Коррекция по ВЧ никаких проблем не представляет и задается емкостью конденсатора С1.

С выхода пассивного ТКРГ через цепь C3R6 сигнал поступает на инвертирующий вход ОУ DA1.1, который усиливает сигнал (до 14 дБ) и формирует АЧХ двумя цепями ООС. Первая – через резистор R5, элементы ТКРГ включая регулятор громкости R2, и входную цепочку C3,R6; вторая – через Т-образное звено R7-R10 и микросхему DA1.2 с сопутствующими элементами.

На микросхеме DA1.2 собран гиратор, имитирующий катушку индуктивности. Совместно с конденсатором С5 он образует колебательный контур с частотой резонанса 45…50 Гц. На этой частоте сигнал ООС ослаблен в максимальной степени и формируется горб частотной характеристики ОУ DA1.1. При этом крутизна АЧХ ниже 100 Гц достигает 10 дБ на октаву, а общий подъем (регулируемый) на частоте 45 Гц равен +27 дБ относительно частоты 2 кГц при положении регулятора громкости -41 дБ (рис. 4). Эти параметры близки к необходимым значениям характеристик равной громкости.

Ограничение амплитуды сигналов с частотами ниже резонансной АС образуется в устройстве за счет естественного ската резонансной кривой аналога LC-контура на DA1.2 и двух ФВЧ: C3R6 и C6Rвх, где Rвх – входное сопротивление последующего за регулятором каскада. Для этого регулятора эквивалентное сопротивление нагрузки принято равным 100 кОм, для другого входного сопротивления емкость С6 следует пересчитать так, чтобы постоянная времени C6Rвх, не изменилась.

Вторая ООС – через резистор R5 – также частотно-зависимая, так как в нее входит фильтр, образованный резисторами R3, R5 и конденсатором С2. Такая компенсирующая ООС была предложена автором в статье [5], где подробно описан и принцип ее действия. Результат сводится к дополнительному спрямлению низкочастотной ветви АЧХ по мере увеличения громкости. Тем самым достигается требуемая коррекция при переходе от малой к средней громкости (рис. 4), а не от средней к большой (см. рис. 1, 2). Более того, выбором соответствующей глубины ООС можно устранить перегрузку УМЗЧ при уровнях громкости, близких к максимальным, подобно динамическим бас-корректорам.

Эффективность ООС через резистор R5 проиллюстрирована смоделированными АЧХ (рис. 5). Кривые рассчитаны для варианта с ООС (R5 = 12 кОм) и без нее (R5 – 1 МОм). Как видно по графикам, ООС действует избирательно и ослаблены только НЧ. При положении регулятора громкости -20 дБ ослабление невелико – около 7 дБ, а при максимальном коэффициенте передачи оно доходит до 26 дБ. При этом ООС полностью сглаживает пик бас-коррекции, выравнивая АЧХ. Без этого УМЗЧ перегружался бы уже при среднем положении ТКРГ и пришлось бы выполнять ручные манипуляции регулятором тембра НЧ.

В правом по схеме положении движка резистора R9 и верхнем резистора R13 регулятор при указанных на схеме номиналах имеет характеристики, изображенные на рис. 4. Однако возможна широкая вариация вида АЧХ: подстроечным резистором R9 можно регулировать глубину бас-коррекции в интервале 0…+6 дБ (рис. 6). Диапазон указан при средней громкости звучания; при ее уменьшении он увеличивается, при увеличении – уменьшается, т.е. устройство адаптивно подстраивает глубину регулировки в соответствии с кривыми равной громкости и перегрузочными возможностями УМЗЧ.

При желании переменный резистор R9 можно вывести на лицевую панель и использовать как регулятор тембра НЧ. Его преимущество заключается в том, что, в отличие от мостовых и прочих RC-peryляторов, он регулирует именно бас, а не всю полосу частот до 1000 Гц. Для плавности изменения тембра нужен переменный резистор с кривой регулирования типа Б.

Высокое качество регулятора в целом обусловлено глубокой ООС, отсутствием оксидных конденсаторов и применением микросхемы TL074. Ее четыре ОУ характеризуются чрезвычайно низким коэффициентом гармоник (Кг~ 0,003%) и хорошими шумовыми характеристиками (еш= 15 нB/√Гц). Благодаря этому устройство может быть использовано как предусилитель с коэффициентом усиления до 14 дБ, достаточным, например, для компенсации потерь в пассивном регуляторе тембра. В противном случае коэффициент усиления можно уменьшить до единицы и менее подстроечным резистором R13, что пропорционально снизит и уровень шума. Как и для всех ТКРГ, точность тонкомпенсации зависит от коэффициента передачи звукового тракта. Его можно регулировать упомянутым подстроечным резистором R13 или другим, имеющимся в тракте. Следует только учитывать распределение коэффициента усиления и шумовых свойств звеньев тракта. Изменяя уровень сигнала, подбором резистора R5 добиваются сохранения тонального баланса во всем диапазоне регулирования громкости. Если УМЗЧ перегружается при максимальной громкости, следует уменьшить номинал резистора R5 по субъективному ощущению содержания басов и их искажений. Другие возможности настройки заключаются в смещении резонансного пика бас-коррекции подбором резисторов R11, R12 под конкретную АС. Глубину басов регулируют резистором R9, как описано выше.

В самых высококачественных трактах замена ОУ TL074 возможна на NE5534A. Однако в более простых случаях вполне можно применить ОУ К157УД2А с соответствующими цепями коррекции. При этом коэффициент гармоник возрастает примерно на порядок, а уровень собственных шумов при единичном коэффициенте передачи будет не хуже -80 дБ.

В остальном регулятор собран на обычных деталях: резисторы МЛТ-0,125, малогабаритные конденсаторы КМ. В качестве регулятора R2 применен импортный малогабаритный сдвоенный переменный резистор номинала 50 кОм (характеристика регулирования типа В). Наличие в устройстве резисторов R3, R4, подключенных параллельно верхней по схеме секции R2, позволяет применить переменный резистор с линейной характеристикой регулирования (типа А), однако в этом случае неизбежен начальный скачок громкости при дальнейшем плавном регулировании.

Экспериментальная проверка и субъективное прослушивание подтвердили высокое качество регулятора. Отклонение реальных АЧХ от моделированных не превысило нескольких децибел. Уровень собственных шумов регулятора при единичном усилении оказался ниже границы слышимости. Работа регулятора характеризуется правильным тональным балансом при любой громкости, сохранением “глубокого” баса при минимальной громкости и отсутствием перегрузки УМЗЧ при уровнях громкости, близких к максимальным. Во многих случаях возможно вообще отказаться от использования обычного регулятора тембра и использовать только корректор баса.

ЛИТЕРАТУРА

    Тихонов А. Акустика внутри нас. – STEREO&VIDEO, 1999. № 4, с.18.
    Шихатов А. Тонкомпенсированные регуляторы громкости. – Радио, 2000, № 10, с.12, 13.
    http://chipinfo.ru/docs/TOS/001456.pctf
    Шихатов А. Схемотехника автомобильных усилителей мощности. – Радио, 2002, № 1.С14, 15.
    ПахомовА. Блок регулировок носимой магнитолы. – Радио, 2002, № 9, с. 16, 17.

 

От себя: тестирование, печатная плата

 

Тестирование:

– Питание стабилизированное двухполярное от кренов на +15В и -15В, (7815 и 7819) подключенных к 25В блоку питания;

– Усилитель мощности 20Вт на ИМС LM1875;

– Акустическая система 15Вт Вега 15АС-109;

 

Регулятор заработал сразу и настройки не требовал. К работе тонкомпенсации претензий не было, она работала исправно, степень ее регулировки изменяется подстроечным сопротивлением R9, R9’, но в звучании стали преобладать низкие частоты и что самое огорчительное появился провал на средних частотах. Поэтому пришлось отказаться от использования этого блока и исключить его, т.к. не понравилось звучание с ним.

Так что использовать тонкоменсатор или нет – решать вам. На мой взгляд такие устройства можно использовать при отсутствии сабвуфера, хотя конечно применение тонкомпенсации, темброблоков и пр. – дело исключительно вкуса, а также зависит от источника звука.

Печатная плата для тонкомпенсированного регулятора громкости с активной бас-коррекцией

 

Расположение деталей на плате

 
Разводку печатной платы в формате Spilnt-Layout можно скачать отсюда:

• < Назад
• Вперёд >

The Loudness Control, декабрь 1963 г. Electronics World

Декабрь 1963 г. Мир электроники Оглавление Воск, ностальгирующий по истории ранней электроники. См. Статьи с Electronics World , опубликовано в мае 1959 г. – Декабрь 1971 г. Все авторские права подтверждаются.

Поднять руку, если в вашей старой стереосистеме был регулятор “Громкость”, но вы никогда не знали, что он делает – кроме изменения громкости (моя рука поднята).Автор Рудольф Джейкобс обращается к этой теме в технический подход – кривые Флетчера-Мансона и все такое – в этом выпуске 1963 года Electronics World журнал. Вкратце, если вам не хочется читать всю статью, Loudness компенсирует разницу в воспринимаемом уровне интенсивности звука на звуковой частоте спектр как опорный уровень варьируется. Другими словами, он поддерживает то же восприятие прослушивания уровень во всем звуковом спектре независимо от того, повернули ли вы регулятор громкости вниз, вверх или посередине – этакий эквалайзер, зависящий от громкости.

Контроль громкости

Рудольф А. Джейкобс-младший

Обзор важной концепции и описание простого схема, используемая для компенсации громкости.

Еще в начале тридцатых, когда электронное воспроизведение звука только зарождалось, ответ характеристика человеческого уха стала активным предметом исследования. В 1933 г. журнал “Журнал” Американское акустическое общество »опубликовало длинную и исчерпывающую статью Флетчера и Мансона, содержащую результаты исследования, проведенного в этой области.Помимо большого количества другой информации, в документе были семейство кривых, описывающих среднюю реакцию человеческого уха в зависимости от частоты при разном звуковом давлении уровни. Этот набор кривых известен нам как «кривые Флетчера-Мансона». (См. Рис. 1.) У них есть были опубликованы и переизданы на протяжении многих лет и использовались (иногда неправильно) бесчисленное количество раз. С правильное применение данных, представленных этими кривыми, необходимо для получения надлежащего тональный баланс в наших звуковых системах, давайте исследуем их более подробно.

Рис. 1 – Кривые Флетчера-Мансона равного уровня громкости.

Рис. 2 – Характеристики аттенюатора коррекции громкости.

Кривые были получены следующим образом: исследователи произвели тон 1000 сП (использовали в качестве эталонной частоты) на определенном уровне звукового давления, и субъект должен его прослушать. Они затем издавал тон с другой частотой и регулировал уровень его давления, пока испытуемый не сказал это. звучал так же громко, как эталонный тон с частотой 1000 гц.Исследователи зафиксировали уровень звукового давления. нового тона, а затем переключился на другую частоту, всегда предлагая испытуемому сравнивать его громкость до громкости тона 1000 гц. Смещая частоту второго тона вверх и вниз по звуку диапазона, они получили один контур равной громкости. Повторяя тест с несколькими предметами, они смогли приблизиться к контуру отклика «среднего человеческого уха». Путем смещения звукового давления тона 1000 гц с шагом в десять децибел и повторяя весь процесс, они получили одинаковую громкость контуры от порога слышимости до порога боли.

Полученные ими данные далеки от идеала. Они исследовали только регион от 62 до 16000 человек. cps, предполагая, возможно, опрометчиво, что тенденция отклика будет плавно продолжаться с этих частот до пределов слышимости. Кроме того, они использовали плотно прилегающие гарнитуры для непосредственного сбора данных, а также затем попытались косвенно преобразовать результаты в то, что было бы получено путем проецирования звук через громкоговоритель. В этом довольно сомнительном процессе они уловили своеобразное покачивание, которое появляется в среднем диапазоне, оставляя его достоверность под вопросом.Это особенно верно, если учесть распределенные или стереофонические звуки, так как сами Флетчер и Мансон приписывали покачивание дифракции паттерны, возникающие вокруг головы и ушей слушателя, обращенного к звуковоспроизводителю с точечным источником звука.

Несмотря на то, что кривые имеют эти недостатки, о которых следует помнить, они по-прежнему являются лучшими. данные доступны. Кроме того, когда мы вносим исправления в соответствии с их требованиями, результат звучит «прямо» к уху, и доказательство того, что пудинг есть в еде, – так что давайте продолжим.

Значение кривых

Теперь, когда у нас есть кривые, каково их значение?

Именно здесь и происходит большинство недоразумений. Прежде чем пытаться ответить на вопрос, давайте попробуем определить два неуловимых прилагательных: «громкий» и «мягкий». Какой уровень мощности у “громкого” музыкальный отрывок? »Могут быть кратковременные перерывы, когда он упадет почти до нуля, а затем подпрыгнет с оглушительным звуком. крушение! Давайте условно скажем, что когда в нашем ухе воспроизводится устойчивый тон с частотой 1000 гц при 80 дБ выше эталонный (референсный уровень 10 ^-16 Вт на квадратный сантиметр), звучит громко, как громкий оркестровый пассаж, когда мы сидим в одном из первых рядов концертного зала.На другом крайность, когда мы проводим тихий вечер дома за чтением, а младенец спит в соседней комнате, и с нашей звуковой системой, настроенной на очень низкий уровень фоновой музыки, этот же отрывок будет звучать такой же громкий, как наш тон с частотой 1000 Гц, на 40 дБ выше эталона. Это, конечно, субъективные факторы и люди будут различать 10 дБ или около того в своем выборе цифр для “громкого” и “мягкого”, но выбранные автора достаточно близки, чтобы избежать серьезных возражений со стороны большинства людей, поэтому они будут здесь использоваться.

Теперь, когда мы определили интересующий нас диапазон, продолжим рассмотрение гипотетический пример: филармония исполняет недавно обнаруженное произведение, которое мы назовем “Громко и равно”, в котором мелодия состоит из последовательности тонов, звучащих одинаково громко, поднимаясь и опускаясь по звуковому спектру, с тоном 1000 гц на уровне 80 дБ. Другими словами, они создают звуковое давление, которое точно соответствует контуру громкости 80 дБ на рис.1. Мы слушаем к трансляции на FM на уровне 80 дБ – так же громко, как и исходный звук. Поскольку передающий оборудование, сеть предыскажений, приемное оборудование, сеть ослабления акцентов и домашняя аудиосистема. все естественно идеально, с плоскими регуляторами тембра, это звучит так же, как филармония в гостиной! Нам нравится то, что мы слышим, поэтому мы сразу же бежим и покупаем пластинку. Тем не менее, наступает ночь и не учитывается для соседей мы убавляем громкость до уровня 40 дБ и расслабляемся, ожидая услышать это «Равный» как и раньше, но на приятном тихом уровне прослушивания.

Рис. 3 – Принципиальная схема регулятора громкости, используемого автором.

Рис. 4 – Измеренная частотная характеристика схемы на рис. 3.

Что мы действительно сделали, так это взяли звуковое давление по контуру громкости 80 дБ и переместили их. до уровня 40 дБ. Как это звучит? Ужасный! Высокие частоты звучат хорошо, но в целом они тонкие и слабый – баса нет. Перейдя к рис. 1 и наложив контур 80 дБ на контур 40 дБ, мы можем быстро понять, почему.Начиная с 700 гц и выше, кривые дублируют друг друга в пределах одного-двух децибел, поэтому эти тона по-прежнему звучат примерно одинаково громко при переходе от одного к другому. Однако ниже 700 гц. начинает появляться расхождение. Очевидно, что для человеческого уха громкость басовых звуков уменьшается. быстрее, чем громкость высоких частот, поскольку фактический уровень звукового давления равномерно уменьшается. На 200 гц мы должны были снизить звуковое давление на 12 дБ меньше, чем мы уменьшили тон 1000 гц. чтобы они по-прежнему звучали одинаково громко.При 100 Гц разница составляет 20 дБ. При 30 Гц это 30 дБ – разница в мощности в тысячу раз!

Итак, наша пьеса «Громко и равно» не звучит одинаково громко на этом более низком уровне. Для того, чтобы это сделайте так, мы должны были ослабить только те тона, которые выше 700 гц на 40 дБ, ослабляя те, что ниже этого частота уменьшена: 20 дБ при 100 Гц и только 10 дБ при 30 Гц. Тогда нам нужен контроль который будет различать более высокие частоты, постепенно ослабляя их все больше и больше относительно низких частот при уменьшении уровня, другими словами, равномерное регулирование громкости.

А теперь сделаем еще один шаг. Мы знаем, что когда мы воспроизводим программу размером 80 дБ на уровне 80 дБ, звуковая система должна быть плоской, чтобы программа звучала как оригинал. Мы обнаружили, что когда мы воспроизводим программу с 80 дБ на уровне 40 дБ, мы должны уменьшить уровень различных частот по разнице между их положением на контуре 80 дБ и положением на контуре 40 дБ. Следовательно, если предположить, что программа на 80 дБ – самый громкий материал, который мы захотим воспроизвести без затухание, а также предполагая, что 40 дБ – максимальное затухание, которое мы обычно желаем для любого В программе мы готовы определить характеристики нашего регулятора громкости.

Характеристики регулировки громкости

Достаточно просто, при максимальной громкости будет ровно; затем проследите разницу между Контур 80 дБ и каждый нижний контур по мере уменьшения уровня; наконец достигнув разницы между контуры 80 дБ и 40 дБ при настройке минимальной мощности. Эти характеристики нанесены на график Рис. 2. (Обратите внимание, что изменение контуров на Рис. 1 дает нам Рис. 2. Не дайте себя обмануть. равномерным поперечным повышением высоких частот, показанным на рис.1 от одной кривой до другой. Не требует компенсации поскольку он не меняется на разных уровнях.)

Предполагая, что мы можем создать элемент управления с характеристиками, показанными на рис. 2, как нам его использовать? Просто установите регулятор уровня, чтобы программа звучала так же громко, как оригинал, при широко открытом регуляторе громкости, после чего нам нужно настроить только регулятор громкости, чтобы добиться естественного воспроизведения звука при любом уровень мы желаем.

Возможно, вы следовали этому пункту, говоря: «Это отлично подходит для 80-дБ программ, но что происходит, когда мы сталкиваемся с программой, которая в оркестре 60 децибел? Предположим, мы слушаем к части, которую мы назовем «умеренной и равной», которая проходит вверх и вниз по контуру 60 дБ, вместо этого “Loud and Equal” на контуре 80 дБ – что дальше? »Нет проблем, пока трансляция или звукоинженер не держит пальцы под контролем, чтобы модуляция проходила через правильный относительный уровень.Если мы откроем наш регулятор громкости широко, мы теперь услышим «Умеренный и равный». идет вверх и вниз по контуру 60 дБ на уровне 60 дБ – точно так же, как в оригинале. Если мы решим, что хотим чтобы услышать это на уровне 40 дБ, мы уменьшаем громкость до 20 дБ. Это будет не совсем правильно, потому что разница между контурами 80 и 60 дБ не идентична разнице между контурами 60 и 60 дБ. Контуры 40 дБ, но это достаточно близко. «Но, – спросите вы, – что, если я хочу послушать ‘Умеренный и Равно на уровне 80 дБ? »В этом случае вам придется поднять регулятор уровня и отрегулировать тон. контролирует, пока он не будет звучать правильно.

Недостаток понимания феномена громкости в прошлом привел к появлению некоторых странных нравов и выход из ситуации среди аудиоэнтузиастов, которые были введены в заблуждение двумя ошибочными постулатами: во-первых, что только низкорослые наслаждаются сильно поднятым басом, и, во-вторых, высокобвым с золотыми ушами (как мы) предпочитают их музыка чистая (т. е. плоские регуляторы тембра). Эта последняя группа играет на своих установках на полном концертном уровне. чтобы заставить его звучать правильно или сублимировать их обычное желание слышать полные, богатые басовые тона в пользу впечатляющих максимумов.

Теперь, когда мы осознаем необходимость следовать за смещением контуров всякий раз, когда мы меняем уровни, давайте рассмотрим некоторые практические способы выполнения этого действия.

Один из способов – просто повернуть ручку регулировки тембра низких частот на усилителе при понижении уровня. Этот лучше, чем отсутствие компенсации, но у него есть три основных недостатка: во-первых, частота прерывания большинства басов. органы управления не очень хорошо отслеживают частоту прерывания сдвига громкости; во-вторых, каждый раз, когда мы меняем level, мы должны предположить, где расположить регулятор низких частот; наконец, и большинство серьезная, типичная схема усиления низких частот редко превышает 18 дБ на открытой диафрагме, и, как мы видели, Для достижения желаемой компенсации может потребоваться до 30 дБ.

Отдельный регулятор, который будет следить за сдвигом контура громкости в диапазоне около 40 дБ, – это единственное удовлетворительное решение.

Некоторые регуляторы громкости затухают в диапазоне более 40 дБ. Для этого они либо становятся довольно сложными или плохо справляются с аппроксимацией сдвига контура.

Разработанный автором простой элемент управления, схематически изображенный на рис. 3, охватывает достаточно, если не предел, диапазон 40 дБ. Что еще более важно, он никогда не отклоняется от желаемых контуров более чем на пару децибел в этом диапазоне, так как измеренная характеристика затухания (график на рис.4) Clear (ясно) указывает. Требуется источник с низким импедансом (эмиттер или катодный повторитель не более 100 или 200 Ом) и высокоомной нагрузки (около 300000 Ом). Его можно добавить практически к любому предусилителю.

Чтобы использовать регулятор, откройте его и отрегулируйте регулятор уровня так, чтобы программа звучала как можно громче. как оригинал. Затем установите регуляторы тембра для правильного баланса. Они были бы плоскими, если бы все в системе от микрофона до помещения акустика была идеально сбалансирована.Однако, поскольку это никогда не В этом случае почти всегда необходима некоторая подстройка с контролем тембра. Это сделано, нам не нужно касаться уровня или регуляторы тембра снова, если источник звука не переключен на другой уровень мощности или тональный баланс.

Теперь можно использовать регулятор громкости для достижения любого желаемого уровня прослушивания, оставив программу. полное и естественное звучание на любом уровне.

Опубликовано 10 января, 2017 Схема автоматической регулировки громкости

Принципиальная схема и инструкции

Описание

Чтобы получить хорошее воспроизведение звука на разных уровнях прослушивания, необходима другая настройка регуляторов тембра, которая соответствует хорошо известному поведению человеческого уха.Фактически, чувствительность человеческого уха изменяется нелинейным образом во всем диапазоне слышимых частот, как показано на кривых Флетчера-Мансона.

Простой подход к этой проблеме может заключаться в установке схемы в каскад предусилителя, способной автоматически изменять частотную характеристику всей звуковой цепи в зависимости от положения ручки управления, чтобы поддерживать идеальные условия прослушивания при различных прослушиваниях. уровни.

К счастью, человеческое ухо не слишком критично, поэтому довольно простая схема может обеспечить удовлетворительную работу в диапазоне 40 дБ.Схема показана с SW1 в положении «Control-Flat», то есть без автоматической регулировки громкости. В этом положении схема действует как каскад линейного предусилителя, при этом коэффициент усиления по напряжению устанавливается с помощью подстроечного резистора R7.

При переключении SW1 в противоположное положение схема становится автоматической регулировкой громкости, и ее частотная характеристика изменяется в зависимости от положения ручки управления на величину, указанную в таблице ниже. C1 усиливает низкие частоты, а C4 усиливает более высокие.Максимальное усиление на низких частотах ограничено R2; R5 делает то же самое на высоких частотах.

Принципиальная схема:

Детали:

• P1_________________ 10K Линейный потенциометр (двухканальный для стерео)
• R1, R6, R8 __________ 100K 1 / 4W резисторы
• R2_________________ 27K 1 / 4W резистор
• R3, R5 _______________ Резисторы 1 кОм 1/4 Вт
• R4__________________ 1M Резистор 1/4 Вт
• R7_________________ 20K 1 / 2W Триммер Cermet
• C1________________100nF 63V Полиэфирный конденсатор
• C2_________________47nF 63V Конденсатор полиэфирный
• C3________________470nF 63V Полиэфирный конденсатор
• C4_________________15nF 63V Конденсатор полиэфирный
• C5, C9 _______________ 1 мкФ 63 В электролитические или полиэфирные конденсаторы
• C6, C8 ______________ 47 мкФ 63 В электролитические конденсаторы
• C7________________100pF 63V Керамический конденсатор
• IC1_______________TL072 Двойной операционный усилитель BIFET
• SW1________________DPDT Переключатель (четыре полюса для стерео)

Технические данные:

Частотная характеристика относительно 1 кГц и различных положений ручки управления:

Суммарный коэффициент гармонических искажений на всех частотах и ​​выходном среднеквадратичном значении 1 В: <0.01%

Ноты:

• SW1 показан в положении «Плоское управление».
• Схема показывает только левый канал, поэтому для стереофонической работы все части должны быть удвоены, кроме IC1, C6 и C8.
• Цифры в скобках показывают соединения выводов правого канала IC1.
• R7 должен быть настроен на получение максимальной неискаженной выходной мощности от усилителя со стандартным источником музыкальной программы, а P1 повернут до упора по часовой стрелке.

Анализ нулевого полюса

– Часть 3 Компенсация громкости

Анализ нулевого полюса – Часть 3 Компенсация громкости

Анализ нулевого полюса – Часть 3: Компенсация громкости

До сих пор мы обсуждали, что делают полюса и нули для изменения частоты. отклик.В этой статье мы увидим, как некоторые интересные характеристики может использоваться для создания «компенсированного регулятора громкости», обычно называемого контроль “громкости”. Это основано на работе Флетчера и Мансона. По мере уменьшения уровня звука ухо становится менее чувствительным к обоим крайним низкие и высокие частоты. Таким образом, при прослушивании на пониженной громкости, если частотная характеристика вашей системы поддерживается ровной, вы не услышите эти крайности тоже. Компенсация громкости используется как попытка восстановления эти крайности частоты.Это приходит и уходит в «пользу»: текущий «высокий» end “усилители решили исключить этот контроль.

Вот кривая «контуров равной громкости». Это было поцарапано с экрана с компакт-диска Radiotron Designers Handbook, который был переизданием книги Лэнгфорда-Смита. книга (которые, как мне кажется, доступны в Old Colony Sound).

.

На этой кривой есть несколько интересных моментов. Низкая частота «полюс» смещается вверх по мере снижения уровня, и реальная высокая частота “крутизна” компенсации довольно высока, изменяется примерно на 15 дБ от 4 кГц до 15 кГц. (что соответствует примерно 2 «нулям» реальной компенсации).Много “громкости” схемы компенсации обеспечивают «фиксированный полюс-ноль» на низкочастотном конце, а некоторые вообще игнорируют компенсацию высоких частот.

Мы обсудим механизм компенсации, который решает обе проблемы. поднял выше.

---

Мы ограничим компенсацию только более низкими уровнями, разместив компенсацию сеть «вокруг» регулятора громкости. Это даст “плоский” ответ. при нулевом затухании (предположительно на очень высоких уровнях) с увеличивающейся компенсацией на более низких уровнях.Некоторые другие ограничения, которые мы наложим сами: должны быть переключаемыми, максимум с двухполюсным переключателем на канал (4 полюса для стерео). Компенсация будет постоянно с регулятором громкости.

Бас

Вспомните часть этой серии статей о RIAA. Низкочастотная пара полюс-нуль реализован с последовательным сопротивлением от входа к выходу, затем последовательным резистором конденсатор на землю. Но это именно то, что вы получите, если поставить конденсатор последовательно с “массой” регулятора громкости.Более того, как вы “уменьшить громкость”, сопротивление на стороне земли понижается, повышая ноль. Это приводит к перемещению точки компенсации выше в частота по мере увеличения общего затухания. При осмотре контуров равной громкости выше, это то, что требуется. Например, компенсация «90 дБ» вызывает усиление низких частот, начиная примерно с 20 Гц. На уровне «70 дБ» это увеличился до 150 Гц, при «40 дБ» он увеличился примерно до 400 Гц. Было бы Похоже, что у нас есть все необходимые компенсационные возможности.(Вы будете обратите внимание, что нам действительно нужно сделать многополюсную сеть, чтобы точно компенсировать, но это обеспечивает разумную компенсацию с минимальной суетой. Единственное, что нам нужно, это поместить резистор малой серии в землю. привести к тому, что ноль не станет слишком высоким по частоте около максимума затухание.

Для потенциометра 500k, типичного для регуляторов громкости, 100nF последовательно с 330 Ом резистор в заземляющей ножке будет работать нормально, как мы покажем позже.

Высокие частоты

Это немного сложнее, так как высокочастотная характеристика имеет некоторые “колебания”. в этом.Я займусь теорией сложных полюсов и нулей, которые создают эти колеблется в другой части этой серии, но пока просто укажите, что Для этого можно использовать цепь L-R-C. Фактически, последовательная цепь L-C создает низкий импеданс при резонансе, а параллельная цепь L-C создает высокий импеданс при резонансе. Итак, если мы разместим небольшую катушку индуктивности (20 мГн) последовательно с (Предполагаемый) конденсатор 100 нФ, мы можем достичь низкого последовательного резонанса добротности в Диапазон 3-5 кГц, как показано на кривых. Тогда, если мы поместим резистор малой серии конденсатор через дроссель (скажем, около 2 нФ), мы можем получить относительно низкую добротность высокий импеданс выше 20 кГц, обеспечивающий при необходимости некоторое усиление высоких частот.Если мы сопровождаем это маленьким конденсатором последовательно с резистором от «входа» для “вывода” мы легко достигли необходимого многополюсного отклика, без слишком много сложностей.

---

Схема

Вот как будет выглядеть общая схема:

Обратите внимание, что я привел 3 альтернативные схемы: самая левая – это та. Я описал выше, используя все более простые (и менее эффективные) методы. также показано. Я видел даже более простые (и неэффективные) попытки, требующие Схема справа, удалите 47pF и 200k, удалите 2Meg и закоротить 330 Ом.Резисторы 2 Мп используются только для устранения “хлопков”. когда переключатель брошен. (Это устраняет любой заряд, накопленный на конденсаторах. от того, что вас услышат как хлопок, когда вы нажимаете переключатель).

Ответ, связанный с цепью:

Эта схема “недокомпенсирует” громкость, но следует той же общей тенденции. Вот сравнение на 3 выбранных уровнях громкости:

Следует отметить, что я приравнял кривую «30» к затуханию. 60 дБ, и, следовательно, кривая «50» с затуханием 40 дБ и «70» кривая с затуханием 20 дБ.В действительности общий коэффициент усиления системы определяет абсолютный уровень для любой степени затухания “регулятора громкости”. Вот почему иногда вы видите, что регуляторы «громкость» и «уровень» являются двумя отдельными регуляторами.

-Стив

Расчетные кривые для регуляторов громкости с компенсацией громкости

На главную – Techniek – Электроника – Radiotechniek – Радиолюбительское радио – Радиолюбители – Расчетные кривые для регуляторов громкости с компенсацией громкости

---

Радиолюбители иногда решают проблемы с автофокусом.Однажды один из моих друзей-радиолюбителей пожаловался на то, что у него проблемы с регулировкой громкости с компенсацией громкости в своем самодельном FM-приемнике. Я решил проанализировать и протестировать популярную схему регулировки громкости с компенсацией громкости и построить набор экспериментальных кривых, демонстрирующих, как и в какой степени значения различных компонентов влияют на ее производительность.

Эта работа хоть и утомительна, но стоит того, поскольку можно легко определить правильные значения компонентов схемы за считанные минуты.

Известно, что человеческое ухо неодинаково реагирует на звуковой диапазон.Он более чувствителен к средним частотам, чем к нижним и более высоким частотам. Эта ситуация становится более заметной на низких уровнях громкости.

Рис. 1 – Кривые равной громкости для человеческого уха при разных уровнях мощности.

Кривые равной громкости, приведенные на рисунке 1, показывают нелинейную частотную характеристику уха. Мы видим, что для равной громкости выход усилителя на низких и высоких частотах должен быть больше, чем на средних частотах. Таким образом, для наилучшего приема музыки или других сигналов с широким частотным диапазоном желательно использовать регулятор громкости с правильно спроектированными характеристиками компенсации громкости.Это означает, что при низких настройках громкости выход усилителя должен быть больше, поскольку частота становится ниже или выше средних частот.

Схема и принцип работы

Регулятор громкости с компенсацией громкости, который я проанализировал и протестировал, показан на рисунке 2.

Рис. 2 – Схема регулировки громкости с компенсацией громкости.

R1 – горшок с центральным отверстием. Комбинированный импеданс C1, подключенного параллельно с R112 или R, уменьшается по мере увеличения частоты от средних частот, поэтому диапазон высоких частот усиливается.Комбинированный импеданс C2 последовательно с R2 увеличивается по мере уменьшения частоты от средних частот, поэтому басовые частоты усиливаются.

Рис. 3 – Характеристики передаточной функции по напряжению регулятора громкости с компенсацией громкости на рисунке 2.

Передаточная функция напряжения регулятора громкости с компенсацией громкости

Передаточная функция напряжения в дБ регулятора громкости с компенсацией громкости посредством анализа цепи может быть выражена как

поскольку нас интересует только случай малого объема для n = 1/2.

Экспериментальные кривые и выводы

Регулятор громкости с компенсацией громкости был протестирован на предмет его передаточной функции напряжения как функции частоты в различных схемах. Экспериментальные кривые показаны на рисунках с 3А по 3Е.

Все показанные экспериментальные кривые согласуются с компьютерными данными аналитического выражения и дают полезную информацию о влиянии значений компонентов на характеристики схемы.

Эти кривые показывают, что уменьшение значения C1 приведет к сдвигу минимальной выходной частоты (MOF) к высокочастотному sidg и уменьшению выходной мощности в высокочастотном диапазоне.Ниже средних частот характеристики передаточной функции остаются неизменными. Увеличение значения C2 в основном смещает MOF в сторону низких частот и снижает выходную мощность в диапазоне низких частот. Характеристики передаточной функции остаются в основном такими же выше средних частот, если значение C2 не слишком мало.

Уменьшение значения R2 дает примерно те же эффекты, что и уменьшение значения C1. Увеличение значения R1 дает примерно те же эффекты, что и увеличение значения C2.

Ниже приведен пример конструкции. При значениях компонентов, показанных на рисунке 3E, MOF составляет около 3 кГц. При уменьшении громкости и уменьшении значения n усиливаются как низкие, так и высокие частоты.

Подросток К. Ляо

Схема регулятора громкости наушников

Эта схема автоматически регулирует громкость усилителя наушников, чтобы он мог слушать музыку на правильном уровне.

Многие современные высококачественные усилители имеют встроенную схему регулятора громкости для наушников.

Практически в большинстве сценариев они вручную переключаются в цепь на ту минуту, которая предпочтительна в некоторых усилителях, в которые цепь включается постоянно.

Сказав, что вы найдете все виды устаревших или современных доступных усилителей, которые не будут устанавливаться с улучшением громкости – в дополнение к тому, что они предназначены, например, для таких устройств, для которых был создан этот простой проект.

Показанная схема регулятора громкости наушников предназначена для моноусилителя, некоторые из которых необходимы для стереоусилителей.

Он часто довольно просто строится на компонентных планках или матричной плате и, в любой момент, подключается между вашим предусилителем и основным усилителем.

Если ваше устройство является встроенным устройством, было бы удобно, если бы вы могли взломать цепь регулировки громкости, прежде всего, подключив устройство последовательно к ползунковой клемме потенциометра.

Можно порекомендовать экранированные клеммы, если необходимы расширенные меры.

Подчеркнем, что это «компромиссная» схема.

В целом, необходимо специально создать регулятор громкости для согласования с усилителем, для которого он изготовлен.

Более того, уровень компенсации громкости, вероятно, будет связан с положением регулятора громкости.

Это второе условие требует замены доступного регулятора громкости с помощью потенциометра с соответствующим отводом на часть оборудования, который не является легкодоступным «с полки», в результате схема, показанная ниже, обеспечивает ограниченный уровень или компенсацию, которая может хорошо подходить для хорошего качества. достаточно громкости для прослушивания.

Эта схема будет очень эффективно работать с большинством усилителей, так как при любых обстоятельствах может быть изменена незначительная вариация значений компонентов в случае i.

Переключатель SW1 может быть двухполюсным двухпозиционным режимом, когда становится необходимым функционирование стереозвука.

Громкость – Громкость Complete Live DVD World Circuit 2013 (2014, DVD)

1-1		22 февраля. Rock Beats Cancer Fes Vol.1 При поддержке Цюриха Life At Zepp Namba
1-2		23 февраля.Вечеринка по случаю 52-го дня рождения Акиры Такасаки в Hard Rock Cafe Osaka
1-3		15–22 марта. Monsters Of Rock Cruise 2013
1-4		30 марта. Зепп Фукуока (Тур ураганных глаз Classic Loudness Series 2013)
1-5		5 апреля. Зепп Саппоро (Classic Loudness Series Hurricane Eyes Tour 2013)
1-6		20 апреля. Зепп Осака (Classic Loudness Series Hurricane Eyes Tour 2013)
1-7		21 апреля.Shinagawa Stellar Ball (Тур ураганных глаз Classic Loudness Series 2013)
1-8		11–17 апреля. Фестиваль Live’n Louder в Сан-Паулу
1-9		3–6 мая. M3 Rock Festival
1-10		16 июня. Classic Loudness Series Hurricane Eyes Tour 2013 Encore Show в Zepp Tokyo
1-11		июля 7. Rock Beats Cancer Fes Vol.2 При поддержке Zurich Life
1-12		5 октября.Rock Beats Cancer Fes Vol.3 Акустическая сессия при поддержке Lilly Oncology
1-13		2 ноября. Umeda Club Quattro (Loudness Live 2013 The Decade In Loudness ~ Лучший выбор 2003-2012 гг. ~
1- 14		3 ноября. Nagoya Club Quattro (Loudness Live 2013 The Decade In Loudness ~ Лучший выбор 2003-2012 ~
1-15		ноября 10. Shibuya Club Quattro (Loudness Live 2013 The Decade In Loudness ~ Best Selection 2003-2012 ~
1-16		30 ноября.Вечный Мунетака Хигути 2013, 6-й Мемориал
1-17		14 декабря. Loudness FC Limited Live & Meeting 2013
1-18		23 декабря. Празднование 55-го дня рождения Мунетаки Хигучи
		Вечерний Мунетака Хигучи 6-й мемориал Live 30 ноября 2013 г.
2-1		В моих мечтах
2-2		Runaway From вчера
2-3		11 の	2-4		Свет в темноте
2-5		Сила истины
2-6		Жизнь после смерти
2-7		Фараон
2-8		Ветер из Тибета
2-9		Любовь моей жизни
2-10		Так одиноко
2-11		S.D.I
2-12		Бойня
2-13		Crazy Doctor
2-14		Crazy Night

Контроль громкости

Описание

При прослушивании музыки с низким уровнем громкости низкие и высокие частоты ослабляются больше, чем средние частоты. Этот регулятор громкости изменяет кривую частотной характеристики, чтобы примерно соответствовать характеристике равной громкости уха.Показанная схема предназначена для одного канала, поэтому для стереосистемы необходимо построить два таких устройства. Эта схема имеет усиление на 13 дБ при 20 Гц и примерно 9 дБ при 20 кГц.

Спецификация

Питание 12 В, номинальное потребление тока 5 мА
Усиление 13 дБ при 20 Гц, 9 дБ при 20 кГц
Входное сопротивление 27 кОм при 1 кГц

Банкноты

В этой схеме используется трехкаскадный пассивный RC-фильтр для настройки частотной характеристики, за которым следует операционный усилитель в неинвертирующем режиме для обеспечения усиления.Частотная характеристика показана ниже:

Сеть формирования частоты

C1 – входной конденсатор и блокирует любой постоянный ток от предыдущих каскадов. R1, C2, R4, C5 – это первая ступень сети формирования частоты. Каждый каскад работает как частотно-зависимый аттенюатор, и его легче понять по следующей диаграмме:

R2 и C1 образуют одну ветвь аттенюатора, перерисованного как XL1, а C4 и R5 образуют вторую ветвь, эквивалентную XL2.Во всем звуковом спектре импеданс XL1 и XL2 будет варьироваться, предлагая разную степень затухания на разных частотах.

Импеданс C2 выбран на высокой частоте, 20 кГц, чтобы быть малым по сравнению с R2, а на низкой частоте, 20 Гц, C5 выбран так, чтобы иметь высокий импеданс. Результатом является постоянно изменяющееся сопротивление сети, так как действующие значения XL1 и XL2 меняются. Вы можете представить сеть как частотно-зависимый аттенюатор, и частотная характеристика этой единственной сети показана ниже:

Каскадирование еще двух одинаковых каскадов приводит к более выраженному пику на низких и высоких частотах.